Quimica Feltre - Vol 1-313-315

Prévia do material em texto

R
ep
ro
du
çã
o
pr
oi
bi
da
.A
rt
.1
84
do
C
ód
ig
o
P
en
al
e
Le
i 9
.6
10
de
19
de
fe
ve
re
iro
de
19
98
.
297Capítulo 12 • ESTUDO DOS GASES
Observação: Utilize as massas atômicas que forem necessárias, bem como os valores do volume molar e da constante R.
Exercício resolvido
44 Qual é o volume ocupado por 19 g de flúor (F2) a 27 °C e 1,64 atm?
1a resolução
A massa atômica do elemento flúor é 19 u. Portanto, a massa molar do F2 é: 2 # 19 g % 38 g. Aplicando a equação de
Clapeyron, temos:
PV m
M
RT V1,64 19
38
0,082 (273 27)% % "⇒ # # #
Assim sendo, calculamos: V % 7,5 litros
2a resolução
Cálculo do volume do flúor nas CNPT:
1 mol de F2 % 38 g 22,4 L (CNPT)
19 g V0
V0 % 11,2 L de F2 (CNPT)
Transformação do volume para as condições pedidas no problema:
P V
T
PV
T
V0 0
0
1 11,2
273
1,64
(273 27)
% %
"
⇒ ⇒# # V % 7,5 litros
Conclusão: em quase todos os problemas deste tipo, há dois caminhos de resolução — aplica-se diretamente a equação
de Clapeyron ou usa-se o volume molar e a relação PV
T
P V
T
1 1
1
2 2
2
% . O segundo caminho tem vantagem quando o volume
do gás é dado (ou pedido) nas mesmas condições de pressão e temperatura em que se encontra o volume molar.
45 (FEI-SP) Nas condições normais de pressão e temperatura (CNPT), o volume ocupado por 10 g de monóxido de carbono
(CO) é de:
(Dados: C % 12 u, O % 16 u e volume molar % 22,4 L.)
a) 6,0 L b) 8,0 L c) 9,0 L d) 10 L e) 12 L
46 (Mackenzie-SP) Nas CNPT, um mol de dióxido de nitrogênio (NO2) ocupa 22,4 litros (massas molares, em g/mol: N % 14;
O % 16). O volume ocupado por 322 g de NO2, nas mesmas condições, é igual a:
a) 156,8 litros. b) 268,8 litros. c) 14,37 litros. d) 0,069 litros. e) 163,9 litros.
47 (UCSal-BA) Que volume ocupam 100 mols de oxigênio nas condições ambiente de temperatura e pressão? (Volume molar
de gás nas condições ambiente de temperatura e pressão % 25 L/mol)
a) 0,25 L b) 2,5 L c) 2,5 # 102 L d) 2,5 # 103 L e) 2,5 # 104 L
Exercício resolvido
48 Qual é a temperatura de um gás, sabendo-se que 2,5 mols desse gás ocupam o volume de 50 L à pressão de 1.246 mmHg
na referida temperatura?
Resolução
Usando R % 62,3, já que a pressão está em mmHg e o volume em litros, temos:
PV nRT T PV
nR
T1.246 50
2,5 62,3
400 K% % % %⇒ ⇒#
#
T % θ " 273 ⇒ θ(°C) % 400 # 273 ⇒ θ % 127 °C
49 (FMIt-MG) 8,2 litros de um gás estão submetidos a uma pressão de 5 atm, e do mesmo utilizou-se 0,8 mol.
Considerando R 0,082 atm L
mol K
%
#
#
, calcular sua temperatura:
a) 256 °C b) 625 °C c) 352 °C d) 425 °C e) 532 °C
EXERCÍCIOS Registre as respostasem seu caderno
a) O que é volume molar de um gás?
b) O que é constante universal dos gases perfeitos?
REVISÃO Responda emseu caderno
Capitulo 12B-QF1-PNLEM 29/5/05, 20:46297
R
ep
ro
du
çã
o
pr
oi
bi
da
.A
rt
.1
84
do
C
ód
ig
o
P
en
al
e
Le
i9
.6
10
de
19
de
fe
ve
re
iro
de
19
98
.
298
Exercício resolvido
Exercício resolvido
50 (UCSal-BA) À temperatura de 25 °C, um cilindro de aço com volume disponível de 24,5 L contém 5,0 mols de dióxido de carbono. Que
pressão interna esse cilindro está suportando? (Dados: volume molar de gás a 1,0 atm e 25 °C igual a 24,5 L/mol.)
a) 1,0 atm b) 5,0 atm c) 10 atm d) 15 atm e) 20 atm
51 (UFCE-CE) As pesquisas sobre materiais utilizados em equipamentos esportivos são direcionadas em função dos mais diver-
sos fatores. No ciclismo, por exemplo, é sempre desejável minimizar o peso das bicicletas, para que se alcance o melhor
desempenho do ciclista. Dentre muitas, uma das alternativas a ser utilizada seria inflar os pneus das bicicletas com o gás
hélio (He), por ser bastante leve e inerte à combustão. Constante universal dos gases: 0,082 atm L
mol K
R % #
#




. A massa de
hélio, necessária para inflar um pneu de 0,4 L de volume, com a pressão correspondente a 6,11 atm, a 25 °C, seria:
a) 0,4 g b) 0,1 g c) 2,4 g d) 3,2 g e) 4,0 g
52 (UFPE) No comércio se encontra o oxigênio, comprimido à pressão de 130 atm, em cilindros de aço de 40 L. Quantos
quilogramas de oxigênio existem no cilindro? (Peso atômico do oxigênio % 16; temperatura ambiente % 25 °C)
a) 5,2 b) 2,1 c) 19,7 d) 6,8 e) 3,4
53 (UFRN) Uma amostra de uma substância pesando 0,08 g desloca 30 cm3 de ar, medidos a 27 °C e pressão de 720 mmHg.
Determine a massa molecular da substância. Dado: 0,082 atm L
mol K
R % #
#
.



Resolução
Em certos aparelhos de laboratório, mede-se o volume de um gás pelo “deslocamento” de ar que ele produz. Nesta questão,
os “30 cm3 de ar” deslocados correspondem ao próprio volume do gás em estudo. Pela equação de Clapeyron, temos:
PV m
M
RT
M
720
760
30
1.000
0,08 0,082 (273 27)% % "⇒ 







# # #
Assim, M % 69,24 g; portanto, a massa molecular é igual a 69,24 u .
Veja que dividimos 720 por 760 para converter a pressão para atm e dividimos 30 por 1.000 para converter o volume
para litros, em respeito às unidades de R.
54 (Cesgranrio-RJ) Um estudante coletou 0,16 g de um determinado gás, a 300 K, em um recipiente de 150 mL, e verificou
que a pressão do gás era de 0,164 atm. (Nota: considere o gás ideal.) A partir desses dados, pode-se afirmar que a massa
molecular desse gás é:
a) 2 b) 8 c) 16 d) 32 e) 160
55 Qual é o número de moléculas existentes em 5,6 L de um gás qualquer, medido nas condições normais de pressão e
temperatura?
Resolução
Podemos estabelecer a seguinte regra de três:
1 mol ocupa 22,4 L (CNPT) 6,02 # 1023 moléculas
5,6 L (CNPT) x
x q 1,5 # 1023 moléculas
56 Calcule o volume (em mL) ocupado por 3,01 # 1021 moléculas de gás amônia (NH3) nas CNPT.
Exercício resolvido
57 (UMC-SP) Calcule em que temperatura (em °C) 3,69 # 1020 moléculas de metano (1 mol % 16,0 g) exercem a pressão
de 570 mmHg, quando ocupam o volume de 20,0 mL. Dados: 62,4
mmHg L
mol K
; e 6,02 10 .23R NA% %
#
#
#




Resolução
Cálculo do volume ocupado, nas CNPT, pelo número de moléculas dado no problema:
6,02 # 1023 moléculas 1 mol ocupa 22.400 mL (CNPT)
3,69 # 1020 moléculas V0
V0 % 13,73 mL (CNPT)
Cálculo da temperatura pedida:
P V
T
PV
T T
T0 0
0
760 13,73
273
570 20 298 K% %⇒ ⇒# # q
E, portanto: θ % 298 # 273 ⇒ θ % 25 °C
Capitulo 12B-QF1-PNLEM 29/5/05, 20:47298
R
ep
ro
du
çã
o
pr
oi
bi
da
.A
rt
.1
84
do
C
ód
ig
o
P
en
al
e
Le
i 9
.6
10
de
19
de
fe
ve
re
iro
de
19
98
.
299Capítulo 12 • ESTUDO DOS GASES
58 (UFRGS-RS) Há legislações que determinam que seja esta-
belecido um “nível de emergência” quando a concentra-
ção de monóxido de carbono atinja o valor de 4,6 # 104 µg
de CO por metro cúbico de ar. Ao se estabelecer o “nível de
emergência”, o número de moléculas presente em cada
metro cúbico de ar é, aproximadamente:
a) 104 b) 1012 c) 1017 d) 1021 e) 1023
suporta a pressão máxima de 2,0 atm. Nessas condições,
a quantidade mais adequada para encher o balão é:
a) 10 g de hidrogênio (H2).
b) 24 g de metano (CH4).
c) 45 g de etano (C2H6).
d) 64 g de dióxido de enxofre (SO2).
e) 78 g de acetileno (C2H2).
64 (Fuvest-SP) Têm-se três cilindros de volumes iguais e à
mesma temperatura, com diferentes gases. Um deles con-
tém 1,3 kg de acetileno (C2H2), o outro 1,6 kg de óxido de
dinitrogênio (N2O) e o terceiro, 1,6 kg de oxigênio (O2).
Comparando-se as pressões dos gases nesses três cilin-
dros, verifica-se que:
a) são iguais apenas nos cilindros que contêm C2H2 e O2.
b) são iguais apenas nos cilindros que contêm N2O e O2.
c) são iguais nos três cilindros.
d) é maior no cilindro que contém N2O.
e) é menor no cilindro que contém C2H2.
Exercício resolvido
59 Dois recipientes contêm, respectivamente, 0,5 mol
de metano e 1,5 mol de monóxido de carbono. Sabe-
se que esses gases estão submetidos à mesma tem-
peratura e pressão. Se o volume do metano é 9 L,
qual é o volume do monóxido de carbono?
Resolução
São muito comuns os problemas que comparam dois
recipientes ou dois gases ou dois estados, enfim,
duas situações diferentes. Esses problemas do “tipo
comparativo” podem, em geral, ser resolvidos es-
crevendo-se a equação de Clapeyronduas vezes,
uma para cada situação e, a seguir, dividindo-se uma
equação pela outra, para efetuar o cancelamento dos
valores iguais. No caso presente, temos:
• para o metano:
PV1 % n1RT
• para o monóxido
de carbono: PV2 % n2RT
Dividindo membro a membro, temos:
PV
PV
n RT
n RT
V
V
n
n
1
2
1
2
1
2
1
2
ou% %
Substituindo:
9 0,5
1,5
27 L
2
2V
V% %⇒
60 (FEI-SP) A uma dada temperatura e pressão, um balão
contém 42 g de nitrogênio. Depois de completamente
esvaziado, introduz-se no mesmo balão, à mesma tem-
peratura, uma certa quantidade de etileno (C2H4), de ma-
neira a obter a mesma pressão anterior. (Dados: N % 14;
C % 12; H % 1.) Qual a quantidade de etileno introduzida?
a) 22,4 g c) 42 g e) 84 g
b) 28 g d) 56 g
61 (FGV-SP) Dois gases ideais ocupam os balões A e B. Co-
nhecendo-se as relações:
VA % 2VB
pA % 2pB
5TA % TB
e que o número de mols de B é igual a 20, concluímos
que o número de mols de A é:
a) 400 c) 0,0025 e) 0,025
b) 40 d) 1
62 (Faap-SP) Com o objetivo de determinar a massa molecular
de um gás A, um pesquisador introduziu em um recipiente
de volume V, que se encontrava inicialmente vazio,
15,0 g do referido gás e observou o surgimento de uma
pressão P, sob a temperatura T. A seguir, utilizando outro
recipiente de volume igual ao do primeiro, verificou que
era necessário introduzir a massa de 1,0 g de H2 para que,
na mesma temperatura, fosse gerada a mesma pressão
observada no primeiro recipiente. Calcule a massa
molecular do gás em estudo. (Dado: H % 1.)
63 (PUC-SP) Para a realização de um experimento, será ne-
cessário encher de gás um balão de 16,4 L que a 127 °C
(não colocamos índi-
ces em P, R e T, pois
são iguais para os
dois gases)
65 (UFU-MG) Em condições idênticas de pressão e tempe-
ratura, isolam-se as seguintes amostras gasosas:
I. 10 L de xenônio;
II. 20 L de cloro;
III. 30 L de butano (C4H10);
IV. 40 L de dióxido de carbono;
V. 50 L de neônio.
A amostra com maior massa, expressa em gramas, é a:
a) I b) II c) III d) IV e) V
Dados: Massas molares (g/mol): C2H2 — 26;
N2O — 44; O2 — 32
Exercício resolvido
66 Dois recipientes de mesmo volume estão abertos e
possuem, respectivamente, 2,5 mols de O2 e 4 mols
de CO2. Se a temperatura do O2 é de 47 °C, qual é a
temperatura do CO2?
Resolução
Quando se fala em recipiente aberto, significa que a
pressão exercida sobre o gás é a pressão externa.
Conclui-se, portanto, que a pressão é a mesma nos
dois recipientes. Temos, então:
Dividindo membro a membro, temos:
PV
PV
n RT
n RT
nT n Tou1 1
2 2
1 1 2 2% %
Substituindo: 2,5 # 320 % 4T2 ⇒ T2 % 200 K
θ2 % 200 # 273 ⇒ θ2 % #73 °C
67 A pressão barométrica num local é de 0,8 atm. São reco-
lhidos, em um tubo fechado, 4 g de um gás. Verifica-se
que a pressão interna é de 3,2 atm. Se abrirmos o tubo na
mesma temperatura, qual a massa de gás que se perderá?
68 (Unb-DF) A temperatura a que devemos aquecer uma
caldeira aberta, com capacidade de 50 litros, para que
saia metade da massa de ar nela contida a 27 °C é:
a) 54 °C c) 327 °C e) 627 °C
b) 227 °C d) 600 °C
• para o O2: PV % n1RT1
• para o CO2: PV % n2RT2
(não colocamos índi-
ces em P, V e R, por
serem iguais para os
dois gases)
Capitulo 12B-QF1-PNLEM 29/5/05, 20:47299